Informe Cambio Climatico y ECV
Samuel Lozano Juárez, Víctor Barcina Muñoz, Beatriz Amo Nestares
13/12/2021
INTRODUCCIÓN
¿POR QUÉ ESTE TEMA?
El proyecto realizado estudia la posible relación e influencia del cambio climático sobre la incidencia y mortalidad de enfermedades cardiovasculares.
Se ha escogido este tema debido a que estamos ante los datos más extremos de concentraciones de gases de efecto invernadero de la historia, aumentando el calor terrestre, por lo que podría desencadenar el aumento de riesgo de muerte para aquellas personas que padecen enfermedades cardiovasculares.
CAMBIO CLIMÁTICO
¿Qué es?
Los cambios a largo plazo de las temperaturas y los patrones climáticos como consecuencia de causas naturales y sobre todo humanas, como la quema de combustibles fósiles.
Esta quema de combustibles genera la emisión de gases de efecto invernadero que actúan elevando la temperatura terrestre. La mayor parte de estos gases está compuesta por dióxido de carbono y de metano.
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Causas
- Naturales
- Cambios de parámetros orbitales
- Variaciones de la radiación solar
- Deriva continental
- Procesos bióticos
- …
- Humanas
- Quema de combustibles fósiles
- Transporte
- Deforestación
- Ganadería
- …
Consecuencias
- Deshielo y aumento del nivel del mar.
- Condiciones metereológicas extremas que provocan inundaciones y deterioro de la calidad del agua.
- Olas de calor y sequías.
- Pérdidas económicas.
- Extinción y desplazamiento de especies a otros hábitats.
- Aumenta el riesgo de muerte como consecuencia de temperaturas elevadas.
ENFERMEDADES CARDIOVASCULARES
¿Qué son?
Son aquellas relacionadas con el corazón o vasos sanguíneos. Se incluyen transtornos de los vasos sanguíneos, problemas en el ritmo cardíaco, defectos cardíacos, infecciones de corazón…
Este tipo de transtornos causan el mayor número de muertes en el mundo (según la OMS)
Síntomas
- Dolor en el pecho.
- Falta de aire.
- Taquicardia o bradicardia
- Aturdimiento
- Mareos
- Fatiga
Causas
- Infecciones
- Tabaquismo
- Hábitos de vida insanos
- Diabetes
- Abuso de drogas o bebidas alcohólicas
- Enfermedades congénitas
RELACIÓN ENTRE AMBOS CONCEPTOS
El aumento de la temperatura, el estrés ambiental y las variaciones en la presión atmosférica pueden afectar a factores fisiológicos como la presión arterial o la temperatura corporal.
De igual manera el descenso de la temperatura puede influir en la viscosidad sanguínea y la frecuencia cardíaca.
Por ello, cambios extremos e inusuales en los factores ambientales pudieran estar relacionados con un aumento de la incidencia y mortalidad de las ECV.
Otros estudios
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Tratar de encontrar correlación entre el cambio climático y una mayor incidencia y mortalidad de las enfermedades cardiovasculares en España en entre los años 2010 y 2019.
OBJETIVO ESPECÍFICO 1
Estudiar las variables meteorológicas mensuales (temperatura, presión atmosférica e insolación diaria) de todas las provincias españolas desde 2010 hasta 2019, con el fin de determinar qué meses y provincias fueron los más adversos.
OBJETIVO ESPECÍFICO 2
Una vez conocidas las provincias con climatología más adversa para cada año del periodo 2010-2019, comprobar si la morbilidad hospitalaria y la mortalidad por ECV fue significativamente mayor en dichas provincias con respecto a las climatológicamente normales.
OBJETIVO ESPECÍFICO 3
Una vez conocidos qué meses y de qué año tuvieron una climatología más extrema en todo el territorio nacional, comprobar si la mortalidad por ECV fue significaticamente mayor esos meses en comparación con los demás meses.
METODOLOGÍAS
Objetivo 1
Crear un archivo .csv que contenga las URL a los archivos con la información meterológica mensual por provincias desde 2010 hasta 2019.
Crear los archivos correspondientes a cada provincia empleando R, obteniendo 52 dataframes (uno por provincia) que contengan toda la información meteorológica desde 2010 a 2019.
- Filtrar cada dataframe para que únicamente contenga la información de cada año y mes referente a: temperatura media, temperatura media de las máximas, temperatura media de las mínimas, presión media, presión máxima absoluta, presión mínima absoluta, media de insolación y porcentaje medio mensual de la insolación diaria frente a la insolación teórica.
- Comparar las variables meteorológicas de una misma provincia entre los diferentes meses y años y seleccionar los valores más extremos para cada variable meteorológica, almacenando en un vector aquellos meses y años con más de 2 factores extremos. Repetir dicho proceso con todas las provincias, de manera que se obtengan 52 vectores (como máximo) que contengan los meses más adversos correspondientes a cada provincia.
Objetivo 2
Descargar todos los archivos en formato .json que contienen la información relativa a morbilidad hospitalaria y causas de defunción desde 2010 a 2019 a través de la página INEBase.
Combinar dichos archivos mediante R para obtener 52 dataframes (uno por provincia) que contenga toda la información referente a la morbilidad hospitalaria y causas de defunción anual desde 2010 a 2019.
Filtrar los dataframes para que únicamente contengan la información referente a morbilidad hospitalaria por Enfermedades del aparato circulatorio (I00-I99) y causas de defunción debido a Enfermedades del sistema circulatorio (053-061) clasificado por provincias y año.
Comprobar si hay alguna provincia que posea 3 meses en un mismo año con meteorología adversa, y contrastar la mortalidad y morbilidad hospitalaria para ECV en esa provincia y ese año con los datos normales.
Objetivo 3
Combinar los archivos de causas de defunción mensual a nivel nacional obteniendo 10 dataframes (uno por año desde 2010 a 2019).
Filtrar dichos dataframes para que únicamente contengan la información referente al número de muertes por Enfermedades del sistema circulatorio (053-061) en cada mes de dicho año.
Comprobar si hay algún mes de algún año que aparezca como adverso en más de 20 provincias, y contrastar la mortalidad por Enfermedades del sistema circulatorio en ese mes con el resto de datos normales.
Graficar los resultados obtenidos en todos los análisis.
DESARROLLO DEL PROYECTO
1. Carga de los datos
En el proyecto desarrollado se va a tratar de vincular el cambio climático con las enfermedades cardiovasculares, para ello se emplean 5 fuentes de datos distintas:
- Datos meteorológicos mensuales a nivel provincial
- Datos anuales de morbilidad a nivel provincial
- Datos anuales de mortalidad a nivel provincial
- Datos mensuales de mortalidad a nivel nacional
- Datos anuales de número de población a nivel provincial
Se va a explicar desde qué fuente y cómo se obtuvieron cada uno de ellos.
1.1. Datos metereológicos
En un principio se obtuvieron desde la plataforma de Open Data del AEMET, generando para ello un fichero .csv con todos los enlaces a cada conjunto de datos:
<img src=“IMAGENES/Aspecto fichero.jpg” width=“400” height="341>
Sin embargo surgió uno de los primeros problemas: los enlaces empleados tenían una cierta caducidad y no eran válidos trascurridos 5 días. Por ello nos vimos obligados a cambiar la forma de acceder a dichos datos. Se descubrió un paquete de R denominado climaemet que incorpora varias funciones, permitiendo acceder de forma directa a los datos meteorológicos desde R.
Para ello se empleó la función climaemet::aemet_monthly_period(station, start, end) que permite acceder a los datos mensuales de cada provincia, pasando como parámetro station el nombre de la estación climatológica de interés y como parámetros start y end los años de inicio y fin de la búsqueda.
El objetivo era crear 52 dataframes, uno para cada provincia. El nombre de estos dataframes esta compuesto por el nombre de la provincia + la palabra ‘Meteo’. Para emplear un formato estándar de nombres de provincias se declararon 2 vectores:
Provincias <- c("Alava","Albacete","Alicante","Almeria","Asturias","Avila","Badajoz","Islas_Baleares","Barcelona","Bizkaia","Burgos","Caceres","Cadiz","Cantabria","Castellon","Ceuta","Ciudad_Real","Cordoba","A_Coruna","Cuenca","Girona","Granada","Guadalajara","Guipuzkoa","Huelva","Huesca","Jaen","Leon","Lleida","Lugo","Madrid","Malaga","Melilla","Murcia","Navarra","Ourense","Palencia","Las_Palmas","Pontevedra","La_Rioja","Salamanca","Tenerife","Segovia","Sevilla","Soria","Tarragona","Teruel","Toledo","Valencia","Valladolid","Zamora","Zaragoza")
Estaciones <- c("9091O","8175","8019","6325O","1212E","2444","4452","B954","0200E","1082","2331","3469A","5960","1109","8500A","5000C","4121","5402","1387","8096","0367","5530E","3168D","1014A","4642E","9898","5270B","2661","9771C","1505","3129","6155A","6000A","7178I","9263D","1690A","2374X","C029O","1495","9170","2867","C447A","2465","5783","2030","9981A","9381I","3260B","8416","2422","2614","9434")De esta manera se crearon los 52 dataframes empleando recursividad:
for (i in 1:length(Provincias)){
Nam <- paste(Provincias[i], "Meteo", sep="")
Objeto <- aemet_monthly_period(station = Estaciones[i], start = 2010, end = 2019)
assign(Nam, Objeto)
}
Una vez creados estos dataframes, se tuvieron que realizar varias correcciones debido a que ciertas estaciones seleccionadas (la de Guadalajara, Málaga, Palencia, Soria y Valladolid) presentaban años incompletos o de los cuales directamente no existía información (obligándonos a seleccionar otra estación de la misma provincia e introducir la información restante de forma manual). Un ejemplo de cómo se introdujo esta información:
MalagaMeteo <- bind_rows(MalagaMeteo, aemet_monthly_clim(station = "6084X", year = 2015)Por último, estos dataframes modificados por falta de datos debieron ser reordenados por fecha para facilitar su posterior trabajo. El problema es que el formato de fecha que presenta AEMET es 2010-1 por ejemplo, por lo que al ordenar por fecha colocaba antes el mes 2010-12 que 2010-2. Por ello se hizo necesario declarar una función que nos permitiera reordenar los dataframes:
Reorder <- function(provincia){
#recorre todos los elementos de la columna fecha de la provincia pasada como parámetro
for (i in 1:length(provincia$fecha)){
#comprueba si el tamaño del elemento actual de la columna fecha tiene menos de 7 caracteres
if(nchar(provincia$fecha[i])<7){
#en caso de que así sea, corta la cadena donde debiera ir el 0, lo introduce y pega la parte de después del 0
provincia$fecha[i] <- paste(str_sub(provincia$fecha[i], start = 1L, end = 5L), "0", str_sub(provincia$fecha[i], start = -1L, end=-1L), sep = "")
}
}
#por último devuelve la provincia pasada, pero ahora ordenada por fecha (donde ya sí que se puede ordenar correctamente por fecha)
return(arrange(provincia, fecha))
}Posteriormente aplicaríamos esta función a las provincias modificadas (GuadalajaraMeteo, MalagaMeteo, SoriaMeteo, PalenciaMeteo, ValladolidMeteo).
1.2 Datos de Morbilidad
Estos datos se obtuvieron desde la página del INE, en el apartado Salud / Encuesta de morbilidad hospitalaria:
Desde donde se descargaron los datos en formato .xlsx. Estos archivos de Excel se almacenaron en la carpeta INPUT, y se importaron al archivo .R empleando el siguiente código:
DFMorbilidad <- data.frame()
for (i in dir_ls(path = "INPUT", regexp="morbilidad")){
temporal <- read_excel(path = i, sheet = "tabla-0", skip = 6, col_types = c("text",rep("numeric",64)))
DFMorbilidad <- bind_rows(DFMorbilidad, temporal)Como se puede comprobar se almacenaron en un objeto denominado DFMorbilidad
1.3 Datos de Mortalidad mensual
También se obtuvieron desde la base de datos del INE, en el apartado INEbase / Salud / Estadística de defunciones según la causa de muerte / Resultados nacionales / Defunciones por causas (lista reducida), sexo y mes de fallecimiento. Un ejemplo de este acceso para el año 2010 es:
Desde aquí se descargaron los datos en formato .xlsx a la carpeta INPUT. La carga de datos al archivo .R se realizó empleando el siguiente fragmento de código:
DFMort_Mens <- data.frame()
for (i in dir_ls(path = "INPUT", regexp="Mort_nacion")){
temporal <- read_excel(path = i, sheet = "tabla-0", skip = 6)
DFMort_Mens <- bind_rows(DFMort_Mens, temporal)
}Donde podemos comprobar que se almacenaron en un objeto denominado DFMort_Mens.
1.4 Datos de mortalidad provincial
De nuevo acudimos al INE, al apartado INEbase / Salud / Estadística de defunciones según la causa de muerte / Resultados por provincia de residencia/ Defunciones por causas (lista reducida) por sexo. Ejemplo de ello:
Donde se descargaron los archivos en formato .xlsx en la carpeta INPUT. Desde ahí se cargaron de nuevo al fichero. R mediante el siguiente código:
DFMort_Prov <- data.frame()
for (i in dir_ls(path = "INPUT", regexp="mort_prov")){
temporal <- read_excel(path = i, sheet = "tabla-0", skip = 6)
DFMort_Prov <- bind_rows(DFMort_Prov, temporal)
}Observamos que se ha almacenado en un objeto denominado DFMort_Prov
1.5 Datos de poblacion
El último tipo de datos, datos acerca de la población de cada provincia, se obtuvieron de nuevo desde el INE, en el apartado INEbase / Demografía y población / Cifras de Población y Censos demográficos /Cifras de población, como se muestra a continuación:
Que nuevamente fueron descargados en la carpeta INPUT en formato .xlsx. Para su importación en el .R se empleó el siguiente código:
DFPoblacion <- read_excel("C:/Users/samue/Documents/UBU/3er curso/FDB y Web Semántica/Cambio_climatico_y_ECV/INPUT/Poblacion_prov.xlsx",
skip = 6)Como podemos observar se almacenaron en un objeto denominado DFPoblacion. Una vez importados todos los datos, haciendo un repaso de los objetos hasta ahora obtenidos (y con los que vamos a trabajar de aquí en adelante) encontramos: los 52 dataframe ProvinciaMeteo con datos meteorológicos, DFMorbilidad con información de la morbilidad, DFMort_Mens con el número mensual de muertes a nivel nacional, DFMort_Prov con el número anual de muertes por provincia y DFPoblacion con el número de habitantes por provincia y año.
2. REFINAMIENTO DE LOS DATOS
Hasta el momento hemos logrado importar los datos en nuestro archivo de R, pero son datos brutos, difíciles de manejar, poco inteligibles y con mucha información que nos sobra. A continuación vamos a explicar el proceso de refinamiento de dichos datos.
2.1 Datos metereológicos
De toda la información que contienen nuestros dataframes ProvinciaMeteo, solo nos interesan las filas que contienen información mensual, aquellas que contienen información anual nos sobran. De igual manera solo nos interesan las columnas que hacen referencia a las variables meteorológicas que vamos a estudiar: tm_max (temperatura media de las máximas), tm_min (temperatura media de las mínimas), q_max (presión media de las máximas), q_min (presión media de las mínimas), hr (humedad relativa) y p_sol (insolación real/insolación teórica en %). Además de estas tareas de eliminación, vamos a añadir 2 columnas nuevas a cada dataframe: una denominada Periodo con el año del dato y otra denominada Mes con el mes del dato, y posteriormente vamos a eliminar la columna fecha que viene por defecto en el dataframe. Por último vamos a convertir las columnas q_max y q_min a numérico (ya que por defecto vienen como carácter al incorporar en el valor del dato el día del mes en que se obtuvo ese valor). Como vamos a querer aplicar todas estas modificaciones a 52 dataframes vamos a crear una función para ello, facilitándonos el trabajo posterior. Esta función es la siguiente:
Mod_meteo <- function(prov){
# Como vamos a emplear la función sobre una lista de nombres (y no con los objetos directamente), debemos emplear la función 'get()' que nos permita obtener el objeto al que referencia ese nombre
Objeto <- get(prov)
# Nos quedamos solo con las columnas de interés
Objeto <- select(Objeto, c(`fecha`,`tm_max`,`tm_min`,`q_max`,`q_min`,`p_sol`,`hr`)) %>%
# Eliminamos las filas referentes a valores de medias anuales
filter(.data = . , !`fecha` %in% c("2010-13","2011-13","2012-13","2013-13","2014-13","2015-13","2016-13","2017-13","2018-13","2019-13")) %>%
# Introducimos las columnas de Periodo y de Mes
bind_cols(Periodo = rep(c(2010,2011,2012,2013,2014,2015,2016,2017,2018,2019), each=12), Mes = rep(c("Enero","Febrero","Marzo","Abril","Mayo","Junio","Julio","Agosto","Septiembre","Octubre","Noviembre","Diciembre"), 10)) %>%
# Colocamos estas columnas recién creadas como las 2 primeras y eliminamos la columna de fecha empleando el subset y el complementario de fecha (indicado como - `fecha`)
relocate(.,c(`Periodo`,`Mes`),.before = `fecha`) %>%
subset(select = -`fecha`)
# Recorremos cada elemento de la columna q_max del dataframe respectivo y eliminamos las posiciones que contienen caracteres no numéricos.
for (i in 1:length(Objeto$q_max)){
Objeto$q_max[i] <- str_sub(string = Objeto$q_max[i], start = 1L, end = -5L)
Objeto$q_min[i] <- str_sub(string = Objeto$q_min[i], start = 1L, end = -5L)
}
# Forzamos la conversión a numeric una vez eliminados los elementos del tipo character
Objeto$q_max <- as.numeric(Objeto$q_max)
Objeto$q_min <- as.numeric(Objeto$q_min)
return(Objeto)
}Una vez obtenida la función ya podemos aplicarla sobre cada dataframe de meteorología:
for (i in 1:length(Provincias)){
Nam <- paste(Provincias[i],"Meteo",sep = "")
assign(Nam,Mod_meteo(Nam))
}De esta manera hemos logrado modificar los datos de meteorología, dejándolos más legibles y entendibles.